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Title:
PRINTING DEVICE FOR A 3D PRINTER, AND METHOD FOR PRINTING A MATERIAL TO BE PRINTED FOR A 3D PRINTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/061926
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a printing device (10) for a 3D printer (2) for printing a material (38) to be printed in order to produce a three-dimensional object (1) to be printed from the printable material (38), comprising a discharge device (14) with the material (38) and comprising a receiving device (11) for receiving the discharge device (14). The invention is characterized in that the printing device (10) has a system (5) for identifying the printable material (38) and/or the three-dimensional object (1), wherein a first marking device (52) is arranged on the discharge device (14), and a second marking device (53) is arranged on the printing device (10). The invention additionally relates to a method for printing a material (38) to be printed in order to produce a three-dimensional object (1) to be printed from the printable material (38) for a 3D printer using a device (10) according to the invention.

Inventors:
JAHNLE HENDRIK (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/075836
Publication Date:
March 28, 2024
Filing Date:
September 19, 2023
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B29C64/259; B22F12/00; B29C64/307; B29C64/386; B33Y30/00; B33Y40/00; B33Y50/00; B29C64/106; B33Y10/00
Domestic Patent References:
WO2018086792A12018-05-17
Foreign References:
US20190344503A12019-11-14
US11351730B22022-06-07
US10569466B22020-02-25
DE102019219083A12021-06-10
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Claims:
Ansprüche

1 . Druckvorrichtung (10) für einen 3D-Drucker (2) zum Drucken eines zu druckenden Materials (38) zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material (38) zu druckenden dreidimensionalen Objekts (1), umfassend eine Austragungsvorrichtung (14) mit dem Material (38) und eine Aufnahmevorrichtung (11) zur Aufnahme der Austragungsvorrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung (10) ein System (5) zur Identifikation des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) aufweist, wobei an der Austragungsvorrichtung (14) eine erste Markierungsvorrichtung (52) angeordnet und an der Druckvorrichtung (10) eine zweite Markierungsvorrichtung (53) angeordnet ist.

2. Druckvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das System (5) zur Identifikation derart ausgestaltet ist, dass Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung (14) zuzuordnen sind.

3. Druckvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessdaten (38‘, 1 ‘) in einer Speichereinheit (6) der ersten Markierungsvorrichtung (52) gespeichert sind, wobei die Speichereinheit (6) an der Austragungsvorrichtung (14) angeordnet ist.

4. Druckvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessdaten (38‘, 1 ‘) in einem Netzwerk (80) oder in einer Cloud (81) gespeichert sind, wobei diese über einen auf der ersten Markierungsvorrichtung (52) hinterlegten Identifikations-Code (60) dem jeweiligen druckbaren Material (38) und/oder dem dreidimensionalen Objekt (1) zuzuordnen sind. Druckvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung (53) der Druckvorrichtung (10) geeignet ist Druckvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung (10) an der Aufnahmevorrichtung (11) eine Heizung (98) zum Schmelzen des Materials (38) in der Austragungsvorrichtung (14) aufweist. Druckvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragungsvorrichtung (14) einen Austragungskolben (78) aufweist, der mit einem Mittel (82) zusammenwirkt, mit welchem eine Kraft (FF) zur Ausbringung von Material (38) aus der Austragungsvorrichtung (14) aufbringbar ist. Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials (38) zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material (38) zu druckenden dreidimensionalen Objekts (1) für einen 3D-Drucker mit einer Druckvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts (1) von der zweiten Markierungsvorrichtung (53) der Druckvorrichtung (10) aus der Speichereinheit (6) der ersten Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) ausgelesen werden. Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials (38) zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material (38) zu druckenden dreidimensionalen Objekts (1) für einen 3D-Drucker mit einer Druckvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass

Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) in einem Netzwerk (80) oder in einer Cloud (81) gespeichert werden, wobei diese durch einen auf der ersten Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) hinterlegten Identifikations-Code (60) dem jeweiligen druckbaren Material (38) und/oder dem dreidimensionalen Objekt (1) zugeordnet werden. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts (1) der Identifikations-Code (60) der ersten Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) durch die zweite Markierungsvorrichtung (53) der Druckvorrichtung (10) ausgelesen wird und die dem ausgelesenen Identifikations-Code (60) zugeordneten Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) aus dem Netzwerk (80) oder der Cloud (81) geladen und verarbeitet werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Druckens des dreidimensionalen Objekts (1) neue Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) von der Druckvorrichtung (10) ermittelt werden, diese nach dem Drucken durch die zweite Markierungsvorrichtung (53) der Druckvorrichtung (10) dem Identifikations-Code (60) der Austragungsvorrichtung (14) zugeordnet werden und die Prozessdaten (38‘, 1 ‘) durch die zweite Markierungsvorrichtung (53) in das Netzwerk (80) oder in die Cloud (81) geladen und verarbeitet werden.

Description:
Beschreibung

Titel: für einen 3D-Drucker und Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung für einen 3D-Drucker zum Drucken eines zu druckenden Materials und ein Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker.

Stand der Technik

Ein 3D-Drucker für ein in seiner Viskosität veränderliches Material erhält eine feste Phase dieses Materials als Ausgangsmaterial, erzeugt daraus eine flüssige Phase und bringt diese flüssige Phase selektiv an den Stellen, die zu dem zu erzeugenden Objekt gehören, auf. Ein solcher 3D-Drucker umfasst einen Druckkopf, in dem das Ausgangsmaterial druckfertig aufbereitet wird. Das Material wird dabei über Kanäle in dem Druckkopf weiterbefördert.

Weiterhin sind Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Druckkopf und der Arbeitsfläche, auf der das Objekt entstehen soll, vorgesehen. Dabei können entweder nur der Druckkopf, nur die Arbeitsfläche oder aber sowohl der Druckkopf als auch die Arbeitsfläche bewegt werden. Um den Austrag des Materials auf der Arbeitsfläche zu beeinflussen ist in der Regel ein Aktor im Druckkopf vorgesehen, welcher eine Kraft auf eine Dosierzone aufbringt.

Aus der WO 2018/086792 A1 ist ein Druckkopf für einen 3D-Drucker bekannt. Der Druckkopf weist eine Zuführung auf, über welche ein zu druckendes Rohmaterial dem Druckkopf zugeführt wird. In dem Druckkopf wird dieses Rohmaterial aufgeschmolzen und plastifiziert. Dieses aufgeschmolzene Material wird innerhalb des Druckkopfes zu einer Austrittsöffnung befördert, über die dieses Material auf einen Druckbereich aufgebracht wird.

DE 10 2019 219 083 A1 offenbart eine Druckeinrichtung, umfassend eine Dosiervorrichtung zum Schmelzen und Plastifizieren eines zu druckendenden Materials und eine Austragungsvorrichtung, zum Drucken des über die Dosiervorrichtung bereitgestellten Materials. Die Dosiervorrichtung und die Austragungsvorrichtung sind getrennt voneinander angeordnet und miteinander verbindbar, wobei die Austragungsvorrichtung zur Aufnahme von Material zu der Dosiervorrichtung transportierbar und zum Verbinden der Austragungsvorrichtung mit der Dosiervorrichtung eine Düse der Austragungsvorrichtung und eine Koppelstelle der Dosiervorrichtung miteinander zur Anlage kommen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Druckvorrichtung für einen 3D-Drucker zum Drucken eines zu druckenden Materials und ein Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker zur Verfügung zu stellen, die das Drucken aus einer Austragungsvorrichtung ermöglichen, wobei Material und/oder Objekteigenschaften eines zu druckenden Materials eindeutig einer Austragungsvorrichtung zugewiesen werden können.

Offenbarung der Erfindung

Im Rahmen der Erfindung wurde eine Druckvorrichtung für einen 3D-Drucker zum Drucken eines zu druckenden Materials zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material zu druckenden dreidimensionalen Objekts, umfassend eine Austragungsvorrichtung mit dem Material und eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der Austragungsvorrichtung bereitgestellt.

Erfindungsgemäß weist die Druckvorrichtung ein System zur Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts auf, wobei an der Austragungsvorrichtung eine erste Markierungsvorrichtung angeordnet und an der Druckvorrichtung eine zweite Markierungsvorrichtung angeordnet ist.

Die Materialeigenschaften, insbesondere beim Kunststoff-3D-Druck, haben einen großen Einfluss auf die Beschaffenheit und Funktion des fertigen Bauteils und der Druckprozess muss bezüglich verschiedener Ausgangsmaterialien entsprechend angepasst und validiert werden, um eine hohe Qualität des fertigen Bauteils zu gewährleisten.

Die Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts gewährleistet, dass sich korrektes Material in der jeweiligen Austragungsvorrichtung befindet und/oder dass der Austragungsvorrichtung korrekte Objektdaten zugeordnet sind. Falsches Material oder falsche Objektdaten können so in vorteilhafter Weise erkannt werden, wodurch ein sicherer Druckprozess garantiert werden kann.

Die Markierungsvorrichtung an der Austragungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur Austragungsvorrichtung. Die Markierungsvorrichtung an der Druckvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise ein Kommunikation mit der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung.

Es ist von Vorteil, dass das Material als Schüttgut, insbesondere als Granulat zur Verfügung gestellt wird.

Die Austragungsvorrichtung kann auch als Kartusche, bzw. Druckkartusche bezeichnet werden. Nachdem die Austragungsvorrichtung über eine Dosiervorrichtung mit dem druckbaren Material befüllt wurde, kann diese nach dem Befüllen mit dem Material zu der Druckvorrichtung transportiert werden. Die Druckvorrichtung ist ein Drucker, bzw. ein Druckkopf. Die Austragungsvorrichtung, bzw. Kartusche ermöglicht es in vorteilhafter Weise, dass das Material in der Kartusche während einer Lagerung oder eines Transports eine gleichbleibende Restfeuchte, bzw. Trockenheit behält. Auch kann das Material nicht verunreinigt werden und ein Eindringen von Feuchtigkeit wird vermieden.

In einer Weiterbildung ist das System zur Identifikation derart ausgestaltet, dass Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung zuzuordnen sind.

Die Prozessdaten umfassen validierte Merkmale des Materials und/oder des Bauteils, die den Druck, bzw. die Druckqualität erhöhen. Die eindeutige Zuordnung der Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur jeweiligen Austragungsvorrichtung vereinfacht in vorteilhafter Weise die Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur Austragungsvorrichtung.

In einer ersten Ausführung der Erfindung sind die Prozessdaten in einer Speichereinheit der ersten Markierungsvorrichtung gespeichert, wobei die Speichereinheit an der Austragungsvorrichtung angeordnet ist.

Die Speicherung der Prozessdaten auf einer Speichereinheit der Austragungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung. In vorteilhafter Weise können die Daten direkt von der Speichereinheit ausgelesen werden. Druckrelevante Merkmale befinden sich somit direkt an der Kartusche.

In einer zweiten Ausführung der Erfindung sind die Prozessdaten in einem Netzwerk oder in einer Cloud gespeichert sind, wobei diese über einen auf der ersten Markierungsvorrichtung hinterlegten Identifikations-Code dem jeweiligen druckbaren Material und/oder dem dreidimensionalen Objekt zuzuordnen sind. Die Speicherung der Prozessdaten in einem Netzwerk oder in einer Cloud ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sichere Speicherung der Daten. Eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung ist durch den auf der ersten Markierungsvorrichtung hinterlegten Identifikations- Code möglich. In vorteilhafter Weise können die Daten ohne physischem Kontakt aus dem Netzwerk oder der Cloud geladen und gegebenenfalls bearbeitet werden.

In einer Weiterbildung ist die erste Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung geeignet, wodurch in vorteilhafter Weise eine Kommunikation der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung mit der zweiten Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung stattfinden kann.

Dazu kann die erste Markierungsvorrichtung optisch oder über eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation auslesbar ausgestaltet sein. Dies ermöglicht ein einfaches und sicheres Auslesen der Prozessdaten. Ferner kann die erste Markierungsvorrichtung einen QR-Code oder einen Barcode umfassen, wodurch die Austragsvorrichtung einfach und sicher identifiziert werden kann.

Ferner kann die Markierungsvorrichtung derart ausgestaltet sein, dass Prozessdaten über WLAN, RFID, NFC, Bluetooth oder LoRa übertragbar sind. Dadurch wird erreicht, dass die erste Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung mit entsprechenden Sender/Empfänger Einheiten kommunizieren, kann.

Ferner können die Prozessdaten des druckbaren Materials spezifische Eigenschaften des Materials umfassen, wobei die spezifischen Eigenschaften des Materials den Degenerationsgrad und/ oder die Viskositätszahl und/ oder die Restfeuchte umfassen. Das Material ist somit qualifiziert, insbesondere bezüglich seiner chemischen Eigenschaften. Die chemischen Eigenschaften des Materials werden im Vorfeld des Befüllens der Austragungsvorrichtung verifiziert und sichergestellt, um ein für den entsprechenden Druckprozess korrektes Material bereitzustellen. Ferner ist es der Zustand des Materials bezüglich seines Degenerationsgrad oder der Viskositätszahl zu beurteilen, um einen stabilen Druckprozess zu gewährleisten. Weitere Materialeigenschaften können der Trocknungsgrad oder die Restfeuchte des Materials sein. Bei Mehrkomponentenmaterial ist die Glasfaserverteilung zu berücksichtigen.

Ferner können die Prozessdaten des dreidimensionalen Objekts spezifische Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts umfassen, wobei die spezifischen Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts zumindest Bewegungsprofile zur Herstellung des dreidimensionalen Objekts umfassen.

Weitere validierte Prozessdaten ergeben sich aus dem Drucken von Prototypen und Testdrucken mit entsprechendem Materialien, wodurch Druckdaten gesammelt und beispielsweise bezüglich der resultieren Druckergebnisse ausgewertet werden. Diese Daten umfassen Parameter für die Prozessdaten bezüglich des Materials und des zu druckenden Bauteils, wie beispielsweise die Drucktemperatur und Bewegungsprofile. Ferner können validierte Prozessdaten wie ein möglicher Längenausgleich der Austragungsvorrichtung, bzw. der Kartusche aufgrund der Druckkraft und/oder die Schwindung des Materials beim Extrudieren die Druckqualität steigern. In einer Weiterbildung weist die Druckvorrichtung an der Aufnahmevorrichtung eine Heizung zum Schmelzen des Materials in der Austragungsvorrichtung auf.

In einer Weiterbildung weist die Austragungsvorrichtung einen Austragungskolben auf, der mit einem Mittel zusammenwirkt, mit welchem eine Kraft zur Ausbringung von Material aus der Austragungsvorrichtung aufbringbar ist.

Der Austragungskolben kann ferner einen Austragungskörper und eine Öffnung aufweisen. Der Austragungskörper bildet das Gehäuse der Austragungsvorrichtung und kann derart ausgestaltet sein, dass er einen Temperaturübertrag von einer Heizung und/oder Mikrowellen in das Material zulässt, wodurch dieses aufgeschmolzen und zum Drucken bereitgestellt werden kann.

Die Öffnung kann die Düse des Druckers sein oder es können am Düsenkörper Öffnungen mit unterschiedlichen Geometrien angeordnet werden.

In einer Alternative kann die Druckvorrichtung mehrere Austragungsvorrichtungen aufnehmen, um beispielsweise mehrere Druckköpfe gleichzeitig oder nacheinander zu betreiben. Dabei erkennt die Druckvorrichtung die jeweilige Kartusche am Code und kann sie entsprechend im Betrieb einsetzen.

Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material zu druckenden dreidimensionalen Objekts für einen 3D-Drucker mit einer Druckvorrichtung. Das Verfahren wird mit einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung ausgeführt.

Erfindungsgemäß werden in einem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts von der zweiten Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung aus der Speichereinheit der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung ausgelesen.

Die Speicherung der Prozessdaten auf einer Speichereinheit der Austragungsvorrichtung ermöglicht eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung. In vorteilhafter Weise können die Daten direkt von der Speichereinheit ausgelesen werden. Druckrelevante Merkmale befinden sich somit direkt an der Kartusche.

Erfindungsgemäß werden in einem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts in einem Netzwerk und/oder in einer Cloud gespeichert, wobei diese durch einen auf der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung hinterlegten Identifikations-Code dem jeweiligen druckbaren Material und/oder dem dreidimensionalen Objekt zugeordnet werden.

Die Speicherung der Prozessdaten in einem Netzwerk oder in einer Cloud ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sichere Speicherung der Daten. Eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung ist durch den auf der ersten Markierungsvorrichtung hinterlegten Identifikations- Code möglich. In vorteilhafter Weise können die Daten ohne physischem Kontakt aus dem Netzwerk oder der Cloud geladen und gegebenenfalls bearbeitet werden.

In einer Weiterbildung des zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts der Identifikations-Code der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung durch die zweite Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung ausgelesen und die dem ausgelesenen Identifikations-Code zugeordneten Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts werden aus dem Netzwerk oder der Cloud geladen und verarbeitet.

In einer Weiterbildung des Verfahrens werden während des Druckens des dreidimensionalen Objekts neue Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts von der Druckvorrichtung ermittelt, diese nach dem Drucken durch die zweite Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung dem Identifikations-Code der Austragungsvorrichtung zugeordnet und die Prozessdaten durch die zweite Markierungsvorrichtung in das Netzwerk oder in die Cloud geladen und verarbeitet.

Das Ermitteln von neuen, während des Druckprozesses entstehenden Prozessdaten, die beispielsweise über Sensoren erfasst werden können und das eindeutige Zuordnen dieser Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur Austragungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise einen Abgleich der vorhandenen zu den neuen Prozessdaten und eine mögliche Optimierung von zukünftigen Prozessdaten.

Ferner unterstützt die eindeutig identifizierbare und kodierte Austragungsvorrichtung den Nutzer in vorteilhafter Weise bei der Verhinderung von Produktpiraterie und der Herstellung von Plagiaten. Ferner ermöglicht die Austragungsvorrichtung das Einbinden eines Drucksystems in das „Internet of Things“ und bietet Vorteile bezüglich der digitalisierten Fertigung in der „Industrie 4.0“ unter Beibehaltung von Qualität und entsprechenden Fertigungsstandards. Die Digitalisierung des Drucksystems ermöglicht das Sammeln von Daten innerhalb einer Fertigungsplattform und ermöglicht in vorteilhafter Weise die Analyse von Prozessdaten, bzw. Druckerdaten bezüglich ihrer aktuellen und zukünftigen Anwendung.

Ferner ist von Vorteil, dass ein oder mehrere Bauteile, bzw. Produkte auf der Kartusche gespeichert sein können. Diese kann der Kunde in seinem Drucker abrufen und drucken. Die Benutzerfreundlichkeit wird dadurch in vorteilhafter Weise stark erhöht und die Qualifizierung des Materials und des Druckprozesses wird stark vereinfacht.

Dadurch müssen nicht mehr einzelne Bauteile auf Vorrat gefertigt, gelagert, vermessen und verschickt werden, sondern nur noch die Austragungsvorrichtungen, bzw. die Kartuschen mit den nötigen hinterlegten Daten. Dies ist insbesondere dann von großem Interesse, wenn die Stückzahlen sehr gering sind und eine hohe Varianz der Bauteile vorliegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Beispiel einer Vorrichtung während einer Befüllung einer Austragungsvorrichtung nach Stand der Technik, Fig. 2 ein Beispiel einer Druckeinrichtung mit mehreren Austragungseinheiten, welche in verschiedenen Druckkammereinheiten angeordnet sind nach Stand der Technik,

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung,

Fig. 5 einen 3D-Drucker mit einer Austragungsvorrichtung und

Fig. 6 ein Beispiel für ein Objekt.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung 20 zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials 38 aus dem Stand der Technik während einer Befüllung einer Austragungsvorrichtung 14. Die Fig. 1 ist dabei in einer Schnittansicht der Vorrichtung 20 gezeigt. Die Vorrichtung 20 weist zusätzlich zu der Austragungsvorrichtung 14 eine Dosiervorrichtung 18 auf. Die Dosiervorrichtung 18 ist dabei gebildet aus einem Grundkörper 22 an welchem ein Einfülltrichter 26 angeordnet ist. In den Einfülltrichter 26 ist ein Rohmaterial 30 einfüllbar, welches in fester Form, insbesondere in als Granulat vorliegt. Der Einfülltrichter 26 ist direkt verbunden mit einem durch den Grundkörper 22 gebildeten Dosierraum 34. In diesem Dosierraum 34 wird das Rohmaterial 30, zur Bildung eines druckfähigen Materials 38, aufgeschmolzen und plastifiziert.

Der Dosierraum 34 weist eine seitliche Dosierkolbenöffnung 42 auf. In dieser Dosierkolbenöffnung 42 ist ein Dosierkolben 46 angeordnet, welcher in den Dosierraum 34 hineinragt. Über den Dosierkolben 46 kann eine Dosierkolbenkraft FD auf das Material 38 in dem Dosierraum 34 aufgebracht werden, so dass dieses in Richtung einer der Dosierkolbenöffnung 42 gegenüber liegenden Dosierförderöffnung 50 pressbar ist.

An der Dosierförderöffnung 50 weist die Dosiervorrichtung 18 ein Koppelelement

54 auf, welches einen Kanal 58 ausbildet, so dass das über die Dosierförderöffnung 50 ausgebrachte Material 38 an eine Koppelstelle 62 des Koppelementes 54 förderbar ist An der Koppelstelle 62 ist die Austragungsvorrichtung 14 angeordnet, so dass diese Austragungsvorrichtung 14 das aufgeschmolzene Material 38 aufnehmen kann.

Die Austragungsvorrichtung 14 weist einen Austragungskörper 66 auf, welcher einen Austragungsraum 70 ausbildet, in welchem aufgeschmolzenes Material 38 aufnehmbar ist. An einem mit der Koppelstelle 62 verbundenen Ende des Austragungskörpers 66 ist eine Düse 74 ausgebildet, über die das aufgeschmolzene Material 38 aufgenommen werden kann. Ebenso wird das Material 38 durch diese Düse 74 auf ein Werkstück (nicht gezeigt) aufgebracht.

Innerhalb des Austragungsraums 70 ist ein Austragungskolben 78 angeordnet, über den das Material 38 ausgefördert werden kann. Oberhalb des Austragungskolben 78 ist ein Mittel 82 angeordnet, über welches während der Befüllung eine Kraft FF entgegen einer Befüllungsrichtung aufgebracht wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Mittel 82 als eine schematisch angedeutete Feder ausgeführt. Durch die auf den Austragungskolben 78 ausgeübte Kraft FF wird eine Befüllung der Austragungsvorrichtung 14 ohne Luft gewährleistet. Während des Befüllens wird der Austragungskolben 78 dabei in Richtung der Feder 82 verschoben.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Druckeinrichtung 100 mit mehreren Austragungseinheiten 14, welche in verschiedenen Druckkammereinheiten 102 angeordnet sind nach Stand der Technik. Jede Druckkammereinheit 102 fertigt dabei ein anderes Werkstück. In jeder Druckkammereinheit 102 ist eine Austragungseinheit 14 angeordnet, welche jeweils von einem Druckkopfkörper 106 aufgenommen ist, über den die Austragungseinheit 14 bewegbar ist.

Die Druckeinrichtung 100 weist ein Transportiersystem 86 auf. Dementsprechend können mehrere Austragungseinheiten 14 über ein einziges Transportiersystem 86 miteinander verbunden werden. Dadurch kann die Auslastung der Druckeinrichtung 100 verbessert werden. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 10 zum Drucken eines zu druckenden Materials 38 zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 , welches beispielhaft in Fig. 6 dargestellt ist, für einen in Fig. 5 dargestellten 3D-Drucker 2, umfassend eine Austragungsvorrichtung 14 mit dem Material 38 und eine Aufnahmevorrichtung 11 zur Aufnahme der Austragungsvorrichtung 14.

Erfindungsgemäß weist die Druckvorrichtung 10 ein System 5 zur Identifikation des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 auf, wobei an der Austragungsvorrichtung 14 eine erste Markierungsvorrichtung 52 angeordnet und an der Druckvorrichtung 10 eine zweite Markierungsvorrichtung 53 angeordnet ist

Der grundsätzliche Aufbau der Druckvorrichtung 10 zum Drucken des zu druckenden Materials 38 sieht vor, dass die Aufnahmevorrichtung 11 der Druckvorrichtung 10 die Austragungsvorrichtung 14 und die zweite Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 aufnimmt. Die Austragungseinheit 14 weist den Austragungskörper 66 auf, welcher den Austragungsraum 70 ausbildet, in welchem das aufgeschmolzene Material 38 aufnehmbar ist. Am Ende des Austragungskörpers 66 ist die Düse 74 ausgebildet, über die das aufgeschmolzene Material 38 aus dem Austragungskörper 66 ausgebracht werden kann.

Zum Schmelzen des Materials 38 in der Austragungsvorrichtung 14 weist die Druckvorrichtung 10 an der Aufnahmevorrichtung 11 eine Heizung 98 auf, die an der Austragungsvorrichtung 14 angeordnet ist.

Innerhalb des Austragungsraums 70 ist der Austragungskolben 78 angeordnet, über den das Material 38 ausgefördert werden kann. Oberhalb des Austragungskolben 78 ist ein Mittel 82 zur Ausbringung von Material 38 aus der Austragungsvorrichtung 14 angeordnet. Der Austragungskolben 78 wirkt derart mit dem Mittel 82 zusammen, dass eine Kraft FF zur Ausbringung von Material 38 aus der Austragungsvorrichtung 14 aufbringbar ist. Das Mittel 82 zur Ausbringung von Material 38 kann hydraulisch oder elektrisch betätigt werden. Ferner ist in beiden Ausführungsbeispielen das System 5 zur Identifikation derart ausgestaltet, dass Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung 14 zuzuordnen sind.

Die Prozessdaten 38‘ des druckbaren Materials 38 umfassen spezifische Eigenschaften des Materials 38, wobei die spezifischen Eigenschaften des Materials 38 den Degenerationsgrad und/oder die Viskositätszahl und/oder die Restfeuchte umfassen.

Die Prozessdaten 1 ‘ des dreidimensionalen Objekts 1 umfassen spezifische Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts 1 , wobei die spezifischen Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts 1 zumindest Bewegungsprofile zur Herstellung des dreidimensionalen Objekts 1 umfassen.

Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 10, wobei die Prozessdaten 38‘, 1 ‘ in einer Speichereinheit 6 der ersten Markierungsvorrichtung 52 gespeichert sind, wobei die Speichereinheit 6 an der Austragungsvorrichtung 14 angeordnet ist.

Die erste Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 ist zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 geeignet. Die erste Markierungsvorrichtung 52 ist über die zweite Markierungsvorrichtung 53, die beispielsweise eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation darstellt, auslesbar, wobei die erste Markierungsvorrichtung 52 derart ausgestaltet ist, dass Prozessdaten 38‘, 1 ‘ beispielsweise über WLAN, RFID, NFC, Bluetooth oder LoRa übertragbar sind. Das Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials 38 zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 für einen 3D-Drucker 2 mit der in Fig. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 10 sieht vor, dass von der zweiten Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts 1 aus der Speichereinheit 6 der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 ausgelesen werden.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Druckvorrichtung 10, wobei die Prozessdaten 38‘, 1 ‘ in einem Netzwerk 80 oder in einer Cloud 81 gespeichert sind, wobei diese über einen auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 hinterlegten Identifikations-Code 60 dem jeweiligen druckbaren Material 38 und/oder dem dreidimensionalen Objekt 1 zuzuordnen sind. Die erste Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 ist zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 geeignet Die erste Markierungsvorrichtung 52 ist optisch oder über die zweite Markierungsvorrichtung 53, die beispielsweise eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation ist, auslesbar, wobei die Markierungsvorrichtung 52 beispielsweise einen QR-Code oder einen Barcode umfasst.

Das Verfahren zum Drucken des zu druckenden Materials 38 zur Herstellung des aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 für einen 3D-Drucker 2 mit der in Fig. 4 gezeigten erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 10 speichert Prozessdaten 38‘, 1‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 in einem Netzwerk 80 und/oder in einer Cloud 81 , wobei diese durch einen auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 hinterlegten Identifikations-Code 60 dem jeweiligen druckbaren Material 38 und/oder dem dreidimensionalen Objekt 1 zugeordnet werden.

Vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts 1 wird der Identifikations-Code 60 der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 durch die zweite Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 ausgelesen und die dem ausgelesenen Identifikations-Code 60 zugeordneten Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 werden aus dem Netzwerk 80 oder der Cloud 81 geladen und verarbeitet. Während des Druckens des dreidimensionalen Objekts 1 werden neue Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 von der Druckvorrichtung 10 ermittelt. Anschließend werden diese nach dem Drucken durch die zweite Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 dem Identifikations-Code 60 der Austragungsvorrichtung 14 zugeordnet und die Prozessdaten 38‘, 1‘ werden dann durch die zweite Markierungsvorrichtung 53 in das Netzwerk 80 oder in die Cloud 81 geladen und verarbeitet. Fig. 5 zeigt den 3D-Drucker 2 mit einer Austragungsvorrichtung 14 und in Fig. 6 ist ein Beispiel für das Objekt 1 in schematischer perspektivischer Zeichnung gezeigt.